La velocità di reazione, APPUNTI
La cinetica chimica è lo studio della velocità delle reazioni chimiche.
Le reazioni chimiche possono essere veloci, come, ad esempio, una reazione di
combustione o di neutralizzazione, come pure lente, come l’ossidazione del
perossido di idrogeno (la comune acqua ossigenata).
la velocità di reazione: è definita come la la variazione della concentrazione delle
sostanze per unità di tempo, ovvero velocità con cui i reagenti scompaiono, o in
cui i prodotti si formano.
La concentrazione è una proprietà intensiva, e quindi la velocità di reazione non
dipende dalla quantità di sostanza che consideriamo.
La velocità di una reazione chimica si esprime con delle equazioni dette
cinetiche.
aA+bB -----> prodotti
V=k[A]n[B]m
La costante di velocità specifica (K) è caratteristica di ogni diversa reazione
(dipende anche dalla temperatura).
Le parentesi quadre indicano le concentrazioni molari (mole soluto in litro di
soluzione),
gli esponenti n e m devono essere determinati sperimentalmente e determinano
l’ordine della reazione (primo o secondo generalmente).
L'equilibrio chimico è la condizione in cui una reazione chimica procede con la
stessa velocità della reazione inversa, cioè quando la velocità di formazione dei
prodotti eguaglia la velocità di reazione dei reagenti. E’ un equilibrio dinamico
(non statico).
Fattori che influenzano la velocità di reazione
Natura dei reagenti
Concentrazione dei reagenti: le molecole devono urtarsi per reagire, quindi
maggiore è il numero delle molecole presenti, maggiore è la frequenza degli urti e
quindi la velocità di reazione.
Temperatura: le molecole devono urtarsi con energia sufficiente per reagire.
All’aumentare della temperatura, aumenta il numero di urti in un dato intervallo di
tempo, ma aumenta anche l’energia delle collisioni.
Stato fisico e superficie di contatto: le molecole devono potersi mescolare per
urtare. Quando i reagenti sono nella stessa fase, il contatto avviene più
facilmente. Quando sono in fasi diversa, il contatto avviene SOLO all’interfaccia
tra le fasi.
Catalizzatori: accelerano la reazione chimica abbassando l’energia di attivazione.
Non si consumano durante la reazione, non influenzano la termochimica della
reazione. Gli enzimi sono catalizzatori biochimici.
Teoria degli urti o delle collisioni
La teoria delle collisioni spiega quantitativamente come avvengono le reazioni
chimiche e perché le velocità di reazione sono diverse da reazione a reazione.
La teoria assume che affinché una reazione chimica abbia luogo, le molecole (o
altre particelle reattive) devono collidere, devono farlo con un appropriato
orientamento e devono farlo con una sufficiente energia.
Di tutte le collisioni che avvengono, solo una frazione più o meno ampia risulterà
efficace per provocare l'avanzamento della reazione chimica.
Le collisioni sono efficaci solo se provocano nelle molecole dei reagenti un
aumento dell’energia potenziale tale da rompere i legami intermolecolari.
L’energia di attivazione è appunto quella quantità di energia potenziale in più
che permette la rottura dei legami dei reagenti e l’inizio la reazione (che
proseguirà per effetto a catena).
